机械原理设计说明书.doc
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1、机 械 原 理 课 程设 计 说 明 书 目 录概 述2设计项目3一、 设计题目3二、 机构简介3三、 设计数据4设计内容4一、 导杆机构的设计4二、 凸轮机构的设计12三、 齿轮机构的设计16设计体会20参考文献 21 附 图 概 述一、机构机械原理课程设计的目的:机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练,是本课程的一个重要实践环节。其基本目的在于:()、进一步加深学生所学的理论知识,培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。()、使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。()、使学生得到拟定运动方案的训练,并具有初步设计选型
2、与组合以及确定传动方案的能力。()、通过课程设计,进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。二、机械原理课程设计的任务:机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构(连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及其他机构)进行设计和运动分析、动态静力分析,并根据给定机器的工作要求,在此基础上设计凸轮、齿轮;或对各机构进行运动分析。要求学生根据设计任务,绘制必要的图纸,编写说明书。三、械原理课程设计的方法:机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析法两种。图解法几何概念较清晰、直观;解析法精度较高。根据教学大纲的要求,本设计主要应用图解法进行设计。设计项目一、设计题目:牛头刨床连杆、凸轮、
3、齿轮机构的设计。二、机构简介:牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床,如上图所示。电动机经皮带和齿轮传动,带动曲柄2和固定在其上的凸轮8。刨床工作时,由导杆机构1-2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时,刨刀进行切削,称工作行程,此时要求速度较低并且均匀,以减少电动机容量和提高切削质量;刨头左行时,刨刀不切削,称空回行程,此时要求速度较高,以提高生产效率。因此,刨床采用具有急回特性的导杆机构。刨刀每切削完成一次,利用空回行程的时间,凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构(图中未画),使工作台连同工件作一次进给运动,以便刨刀继续切削。机构简图如下所示:三、设计数
4、据设计内容导杆机构的运动分析凸轮机构设计符号单位r/minmmmm方案724301108100.36lO4B151301556115751065设计内容齿轮机构设计符号单位r/minmmmm方案144019155010030064.5设计内容一、导杆机构的设计 导杆机构设计要求概述:已知曲柄每分钟的转数,各构件尺寸,且刨头导路位于导杆端头B所作圆弧的平分线上。要求作机构的运动简图,并作机构一个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图,画在 1号 图纸上。曲柄位置图的做法为,取1和8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置,1和7为切削起点和终点所对应的曲柄位置,其余2、3、12等,是由位置1起,
5、顺2方向将曲柄圆周作12等分的位置。1和7的位置根据经验数值为曲柄工作行程角度的5%。运动简图如图:导杆机构的运动分析导杆机构的运动分析符号n2l0204l02Al04BlBC单位r/minmm724301108100.36l04B一设计数据二绘制速度简图 根据已知构件的长度、构件的位置,用选定的比例尺l=2.5mm/mm、构件2开始用几何作图绘制机构位置。在1点位置时可有两个解。要根据该动件初始位置和运动连续条件确定。三确定速度和加速度,因为构件2角速度2=n22/60=2.4,大小、方向已知。故A点的速度VA大小、方向也已知。又因为构件3上A点与构件2上A点重合,所以VA3也是已知的,为求
6、构件4上A点的速度可根据同一构件上的相对速度原理写出相对速度矢量方程式。 V3A=2lO2A=2.40.11=0.82896m/s取速度比例尺 v=0.01(m/s)/mm V4A = V3A + V4A3A 方向 AO4 AO2 AO4大小 ? 2lA02 ?上式矢量方程中,仅 V4A和V4A3A的大小未知,故可用图解法求解。在图上任取一点p,作代表V3A的矢量V3A,其方向垂直于AO2,指向2转向一致长度为82.896mm,过p作直线垂直于A04代表V4A的方向线,再过点V3A作平行于AO4的直线与垂直于A04的直线交于一点,则矢量V4A和V4A3A代表V4A和V4A3A其大小为 V4A=
7、vV4A=0.0126.03=0.2603m/s V4A3A=vV4A3A=0.0178.70=0.7870m/s 4= V4A/lAO4=0.2603/0.4621=0.5633rad/s所以 V4B=4lBO4=0.56330.81=0.4562m/s同理 VC = V4B + VC4B 方向 导杆 BO4 BC大小 ? 4lBO4 ?VC=v VC =0.01 47.36=0.4736m/sVC4B=vVC4B =0.0111.24=0.1124m/s四确定加速度和角加速度 由题已知 an3A= V3A2/lOA=0.26032/0.11=0.6160m/s2 取加速度比例尺 =0.00
8、8(m/s2)/mm确定构件4的加速度a4。由理论力学可知,点A3的绝对加速度与其重合点A4的绝对加速度之间的关系为 a4A=aA3+ak4A3A+a4A3A 或 a4A + an4A = an3A + ak4A3A + a4A3A 方向 O4A AO4 AO2 O4A向左 O4A 大小 ? 24lO4A V3A2/lOA 24V4A3A ?由于构件3与4组成移动幅,所以a4A3A=ar4A3A其方向平行于相对移动方向。ak4A3A为科氏加速度,它的大小为ak4A3A =24V4A3Asin,其中为相对速度V4A3A和关连加速度2矢量之间的夹角,由于是平面运动,所以=90。ak4A3A=24V
9、4A3A,科氏速度ak4A3A的方向是将V4A3A沿4转动方向转90。在上面的矢量式中at4A和a4A3A的大小未知。故可用图解法求解。从任意点P连续做矢量an3A、ak4A3A分别代表an3A和ak4A3A an4A=24lO4A=0.563320.4621=0.1466m/s2 ak4A3A=24V4A3A=20.56330.7870=0.8866m/s2再过下点作a4A3A的方向线平行于AO4。然后过P点作a4A的方向线垂直于O4A与a4A3A的方向线相交,即得到a4A3A和a4A。然后再过P点做an4A代表an4A,并顺次做出合加速度a4A指向a4A。 a4A=aa4A=0.00838
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